JP2006022739A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【課題】2個の排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現可能とする技術を提供する。
【解決手段】一端が内燃機関1に接続され、分岐点において第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bに分岐する排気管5と、該第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bを橋渡すように設けられた第1連結通路10c及び第2連結通路10dと、第1連結通路10cに配置された第1フィルタ11a及び、第2連結通路10dに配置された第2フィルタ11bを備えており、さらに、前記第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bには第1弁12a〜第6弁12fを備える。
【選択図】図1
【解決手段】一端が内燃機関1に接続され、分岐点において第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bに分岐する排気管5と、該第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bを橋渡すように設けられた第1連結通路10c及び第2連結通路10dと、第1連結通路10cに配置された第1フィルタ11a及び、第2連結通路10dに配置された第2フィルタ11bを備えており、さらに、前記第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bには第1弁12a〜第6弁12fを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。
内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、「フィルタ」という。)を設ける技術が知られている。
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの上流側の排気温度を上昇させることにより、捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている(以下、「フィルタの再生処理」という。)。
ここで、上記再生処理においてフィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法として、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、再生処理時に、該酸化触媒に還元剤としての燃料を供給することにより、該酸化触媒において燃料の酸化反応を起し、フィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法が知られている。
また、排気中のNOxを浄化するために、内燃機関の排気系にNOx触媒を設けることが知られている。ここでも、例えば吸蔵還元型NOx触媒の場合には、吸蔵されたNOxの量が増加すると浄化性能が悪化する。そこで、吸蔵還元型NOx触媒に還元剤としての燃料を供給し、同触媒に吸蔵されたNOxを還元放出するようにしている(以下、「「Ox還元処理」という。)。さらに、NOx触媒に排気中のSOxが吸蔵されることにより、浄化性能が劣化するいわゆるSOx被毒が発生することが知られており、このSOx被毒を解消するために、NOx触媒に還元剤としての燃料を供給する場合もある(以下、「SOx被毒回復処理」」という。)。
ここで、上記したフィルタやNOx触媒などの排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給する際に、フィルタやNOx触媒に導入される排気流量が多い場合には、供給された燃料の一部が高温の排気と接触して酸化することにより、前記酸化触媒やNOx触媒における酸化反応に用いられないことがある。そうするとフィルタの再生処理や、NOx還元処理、SOx被毒回復処理(以下、これらを総称して「再生処理など」という。)における燃費が悪化してしまう場合がある。
これに対し、排気浄化システム(以下、排気浄化装置及び、その制御系を含め、「排気浄化システム」という。)において2個の排気浄化装置を備えるようにし、2個の排気浄化装置のうちの一方にのみ排気を導入し、他方の排気浄化装置への排気の導入量を抑えるとともに、排気の導入量が抑えられた方の排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給することにより、供給された燃料のうち、再生処理などに用いられる燃料の割合を大きくすることが行われている。これにより、再生処理などにおける燃費を向上させることができるとともに、内燃機関の運転状態やエミッションに影響を及ぼすことなくフィルタの再生処理などを行うことができる(以下、このモードを排気浄化システムにおける「シングルモード」という。)。
この他にも、排気浄化システムにおいて2個の排気浄化装置を備えれば、種々の利点がある。例えば、2個の排気浄化装置を並列に備えることにより、排気における背圧を低減するとともに、排気浄化装置の浄化性、耐久性を向上させることができる(以下、このモ
ードを「デュアルモード」という。)また、2個の排気浄化装置を直列に備えることにより、排気に排気浄化装置を2度通過させ、排気の浄化性を向上させることもできる(以下、このモードを「タンデムモード」という。)。さらに、排気浄化装置の温度が過度に高温になった場合には、高温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、また、排気浄化装置の温度が過度に低温になった場合には、低温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、排気浄化装置の温度を適正に維持することができる(以下、このモードを「バイパスモード」という。)。
ードを「デュアルモード」という。)また、2個の排気浄化装置を直列に備えることにより、排気に排気浄化装置を2度通過させ、排気の浄化性を向上させることもできる(以下、このモードを「タンデムモード」という。)。さらに、排気浄化装置の温度が過度に高温になった場合には、高温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、また、排気浄化装置の温度が過度に低温になった場合には、低温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、排気浄化装置の温度を適正に維持することができる(以下、このモードを「バイパスモード」という。)。
以上のように、2個の排気浄化装置を組み合わせた種々のモードを切換えることにより、排気浄化システムの性能を向上させることができる(例えば、特許文献1参照)。しかし、排気浄化システムにおいて上記の個々のモードを実現することはできても、全てのモードを1つのシステムで実現することは困難であった。
特開平07−189655号公報
特許第2727906号公報
特開2002−13409号公報
本発明の目的とするところは、複数個の排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現可能とする技術を提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、一端が内燃機関に接続され、分岐点において第1及び第2分岐通路に分岐する排気通路と、該第1分岐通路及び第2分岐通路を橋渡すように設けられた第1及び第2連結通路と、該第1及び第2連結通路に配置された第1及び第2排気浄化装置を備えており、さらに、前記第1及び第2分岐通路には第1〜第6弁を備え、該第1〜第6弁を適宜開閉することにより、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現することを最大の特徴とする。
より詳しくは、一端が内燃機関に接続され、分岐点において第1分岐通路と第2分岐通路とに分岐するとともに、前記内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
一端が第1接続部において前記第1分岐通路と接続され、他端が第2接続部において前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第1排気浄化装置が設けられた第1連結通路と、
前記第1分岐通路における前記第1接続部より下流側の第3接続部において一端が前記第1分岐通路と接続され、前記第2分岐通路における前記第2接続部より下流側の第4接続部において他端が前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第2排気浄化装置が設けられた第2連結通路と、
前記第1分岐通路における前記分岐点と前記第1接続部との間に設けられた第1弁と、
前記第2分岐通路における前記分岐点と前記第2接続部との間に設けられた第2弁と
前記第1分岐通路における前記第1接続部と前記第3接続部との間に設けられた第3弁と、
前記第2分岐通路における前記第2接続部と前記第4接続部との間に設けられた第4弁と、
前記第1分岐通路における前記第3接続部の下流に設けられた第5弁と、
前記第2分岐通路における前記第4接続部の下流に設けられた第6弁と、
前記第1〜第6弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第1〜第6弁の開閉を制御することにより、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置の一方の
みが含まれる第1のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が並列に接続されて含まれる第2のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が直列に接続されて含まれる第3のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置のどちらも含まれない第4のモードと、
を選択可能であることを特徴とする。
一端が第1接続部において前記第1分岐通路と接続され、他端が第2接続部において前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第1排気浄化装置が設けられた第1連結通路と、
前記第1分岐通路における前記第1接続部より下流側の第3接続部において一端が前記第1分岐通路と接続され、前記第2分岐通路における前記第2接続部より下流側の第4接続部において他端が前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第2排気浄化装置が設けられた第2連結通路と、
前記第1分岐通路における前記分岐点と前記第1接続部との間に設けられた第1弁と、
前記第2分岐通路における前記分岐点と前記第2接続部との間に設けられた第2弁と
前記第1分岐通路における前記第1接続部と前記第3接続部との間に設けられた第3弁と、
前記第2分岐通路における前記第2接続部と前記第4接続部との間に設けられた第4弁と、
前記第1分岐通路における前記第3接続部の下流に設けられた第5弁と、
前記第2分岐通路における前記第4接続部の下流に設けられた第6弁と、
前記第1〜第6弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第1〜第6弁の開閉を制御することにより、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置の一方の
みが含まれる第1のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が並列に接続されて含まれる第2のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が直列に接続されて含まれる第3のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置のどちらも含まれない第4のモードと、
を選択可能であることを特徴とする。
すなわち、上記構成において、第1、第4、第6弁を開弁し、第2、第3、第5弁を閉弁することにより、排気経路に前記第1排気浄化装置のみが含まれる第1のモードを実現可能である。また、第2、第4、第5弁を開弁し、第1、第3、第6弁を閉弁することにより、排気経路に前記第2排気浄化装置のみが含まれる第1のモードを実現可能である。
次に、上記構成において、第2、第3、第4、第5弁を開弁し、第1、第6弁を閉弁することにより、排気経路に前記第2のモードを実現可能である。また、第1、第4、第5弁を開弁し、第2、第3、第6弁を閉弁することにより、排気経路に前記第3のモードを実現可能である。さらに、第1〜第6弁の全てを開弁することにより前記第4のモードを実現可能である。
このように、本発明においては、前記第1〜第6弁を適宜開閉するように制御することにより、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードに相当する第1〜第4のモードを実現することができ、排気浄化システムの浄化性能、耐久性能を向上させることができる。
また、本発明においては、前記制御手段が、前記第1〜第4の各々のモードにおいて前記第1〜第6弁の開閉を制御することにより、前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置のうち、前記排気が通過する経路に含まれる排気浄化装置に対する前記排気の通過方向を逆転可能としてもよい。
すなわち、前述の排気経路に前記第1排気浄化装置のみが含まれる第1のモードにおいて、第2、第3、第5弁を開弁し、第1、第4、第6弁を閉弁することにより、前記第1排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。同様に、排気経路に前記第2排気浄化装置のみが含まれる第1のモードにおいて、第1、第3、第6弁を開弁し、第2、第4、第5弁を閉弁することにより、前記第2排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。
また、前記排気経路における前記第2のモードにおいて、第1、第3、第4、第6弁を開弁し、第2、第5弁を閉弁することにより、前記第1及び第2排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。さらに、また、前記排気経路における前記第3のモードにおいて第2、第3、第6弁を開弁し、第1、第4、第5弁を閉弁することにより、前記第1及び第2排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。
こうすれば、例えば、微粒子物質を再生処理によって酸化させた後の灰が、第1および/または第2排気浄化装置になお堆積している場合などに、排気の通過方向を逆転させることにより前記微粒子物質の灰を放出することができ、第1および/または第2排気浄化装置の排気浄化性能をより確実に再生させることができる。また、定期的に排気の通過方向を逆転させることにより、第1および/または第2排気浄化装置に捕集された微粒子物質の分布や、第1および/または第2排気浄化装置に吸蔵されたNOx及びSOxの分布を均一にすることができる。それにより、第1および/または第2排気浄化装置をより効率
的に使用可能となる。さらに、内燃機関の始動時など、第1および/または第2排気浄化装置内における温度差が大きい場合に、第1および/または第2排気浄化装置における温度分布を均一化することも可能である。
的に使用可能となる。さらに、内燃機関の始動時など、第1および/または第2排気浄化装置内における温度差が大きい場合に、第1および/または第2排気浄化装置における温度分布を均一化することも可能である。
加えて、前記第3のモードが選択されている際に排気の通過方向を逆転させるようにすれば、第1および第2排気浄化装置の片方から放出した微粒子物質を、第1および第2排気浄化装置の他方で捕集し、それらが車外に放出されないようにすることもできる。さらに、微粒子物質を、第1および第2排気浄化装置の片方に集めた上で、還元剤を添加して再生処理を行うことにより、再生処理に使用される還元剤の量を抑えることができる。結果として、再生処理における還元剤の消費効率を向上させることができる。
また、本発明においては、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記吸入空気量が所定値より少ない場合には、前記第1のモードまたは前記第3のモードを選択し、前記吸入空気量が前記所定値以上の場合には、前記第2のモードを選択するようにしてもよい。
ここで、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出することにより、内燃機関から排出される排気流量を推定することができる。そして、前記第2のモードと、前記第1及び前記第3のモードとを比較した場合、第2のモードにおける第1及び第2排気浄化装置のトータルの圧損が、第1及び第3のモードにおけるそれよりも少ないことが分かっている。
一方、前述したように、第1のモードはシングルモードに相当するため、第1のモードを選択した上で、排気の経路に含まれていない方の排気浄化装置に還元剤を供給して再生処理などを行うことにより、再生処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。また、第3のモードにおいて、排気の通過方向を逆転させることにより、第1及び第2排気浄化装置の片方に微粒子物質を集めた上で還元剤を供給し、再生処理における還元剤の消費効率を向上させることができる。また、第1及び第2排気浄化装置における微粒子物質やNOx、SOxの分布を均一化することができ、温度分布を均一化することができる。
そこで、本発明においては、内燃機関の吸入空気量によって、第2のモードと、第1および/または第3のモードとを切換えることにより、それぞれのモードの長所を効果的に利用することとした。すなわち、吸入空気量が所定値より少ない場合には、内燃機関から排出される排気流量も少ないため、排気浄化装置の圧損が機関性能に影響を及ぼす可能性は低い。従ってそのような場合には、第1または第3のモードを選択する。
そして、吸入空気量が所定値以上となった場合には、内燃機関から排出される排気流量が増加するため、排気浄化装置の圧損が機関性能に影響を及ぼす可能性が生じるので、デュアルモードに相当する第2のモードを選択する。こうすれば、内燃機関の運転状態に応じて最適のモードと選択することができ、内燃機関の機関性能に第1および/または第2排気浄化装置における圧損の影響を及ぼすことなく、排気浄化システムを効率的に稼動させることができる。
ここで、前記所定値とは、吸入空気量がそれ以上になると、排気浄化システムにおいて第1または第3のモードが選択されている場合には、内燃機関の機関性能に第1および/または第2排気浄化装置における圧損の影響を及ぼすと判断される閾値としての吸入空気量である。
また、本発明においては、前記排気の温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の第1温度以下である場合には、前記第3のモードを選択し、前記排気の温度が前記第1温度より高い所定の第2温度以上の場合には、前記第1のモードまたは前記第2のモードを選択するようにしてもよい。
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の第1温度以下である場合には、前記第3のモードを選択し、前記排気の温度が前記第1温度より高い所定の第2温度以上の場合には、前記第1のモードまたは前記第2のモードを選択するようにしてもよい。
ここで、第1および/または第2排気浄化装置がNOx触媒などの触媒を有している場合、特に内燃機関の始動直後などにおいては、排気の温度が低いために触媒を活性化させるまでに時間がかかる場合がある。そうすると、前記NOx触媒が活性化するまでの期間のエミッションが悪化してしまうおそれがある。
一方、第1および/または第2排気浄化装置が排気中の微粒子物質を捕集するフィルタを含んでいる場合であって、それらの再生処理を行った場合などにおいては、内燃機関の運転状態によっては排気の温度が上昇し、第1および/または第2排気浄化装置の温度が過度に高温になってしまうおそれがある。
ここで、本発明の排気浄化システムにおける第3のモードと、第1及び第2のモードとを比較すると、第3のモードにおいては、第1及び第2排気浄化装置が直列に接続されているため、上流側の排気浄化装置を通過することにより昇温された排気が下流側の排気浄化装置に導入される。その結果、第3のモードにおいては、第1及び第2のモードよりも、熱の逃げも少なく、排気浄化装置の温度を効率よく上昇させることができる。
そこで、本発明においては、排気温度検出手段によって検出された内燃機関からの排気の温度が所定の第1温度以下の場合には、前記第3のモードを選択するようにしてもよい。そうすれば、内燃機関の始動時など、第1または第2排気浄化装置の温度が低い場合には、それらの温度を効率よく上昇させることができる。なお、ここで、所定の第1温度とは、排気の温度がそれ以下であれば、第1または第2排気浄化装置における触媒が活性化しておらず、充分な排気浄化性能を得ることが困難と考えられる閾値としての温度である。
また、排気温度検出手段によって検出された内燃機関からの排気の温度が前記第1温度より高い所定の第2温度以上の場合には、前記第1または第2のモードを選択するようにしてもよい。それにより、第1及び第2排気浄化装置の温度が上昇しづらくなるので、それらの温度が過度に高温になることを抑制できる。なお、前記所定の第2温度とは、内燃機関からの排気の温度がそれ以上であれば、第1または第2排気浄化装置の温度が過度に高温になるおそれがあると判断される閾値としての温度である。
また、本発明においては、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置は、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を有し、
前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第1のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方におけるNOxを還元するようにしてもよい。
前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第1のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方におけるNOxを還元するようにしてもよい。
前述のように、第1及び第2排気浄化装置がNOx触媒を有する場合、第1及び第2排気浄化装置のうち、排気の導入量が抑えられた方に還元剤を供給することにより、供給された還元剤のうち、排気と接触して酸化消費されずにNOxを還元するために用いられる還元剤の割合を増やすことができる。
従って、本発明の排気浄化システムにおいては、前記第1のモードが選択されている場
合に、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、当該排気浄化装置におけるNOxを還元するようにしてもよい。そうすれば、NOx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。なお、これは、第1または第2排気浄化装置のNOx還元処理のみならず、SOx被毒回復処理や、第1及び第2排気浄化装置がフィルタを有する場合の再生処理にも適用することができる。
合に、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、当該排気浄化装置におけるNOxを還元するようにしてもよい。そうすれば、NOx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。なお、これは、第1または第2排気浄化装置のNOx還元処理のみならず、SOx被毒回復処理や、第1及び第2排気浄化装置がフィルタを有する場合の再生処理にも適用することができる。
また、本発明においては、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置は、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を有し、
前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第2のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置におけるNOxを還元するようにしてもよい。
前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第2のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置におけるNOxを還元するようにしてもよい。
ここで、前述のように、本排気浄化システムにおいては、第2のモードが選択されたときには、内燃機関からの排気流量が同じと考えると、第1及び第3のモードが選択された場合よりも、内燃機関からの排気が分割される分だけ、第1及び第2排気浄化装置に導入される排気の量は少ない。従って、第2のモードを選択した上で、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給すれば、単純に第1及び第3のモードが選択された場合よりも、供給された還元剤のうち、NOx還元処理に用いられる還元剤の割合を増やすことができ、NOx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。なお、これは、第1または第2排気浄化装置のNOx還元処理のみならず、SOx被毒回復処理や、第1及び第2排気浄化装置がフィルタを有する場合の再生処理にも適用することができる。
また、本発明においては、前記還元剤供給手段は、前記第1連結通路における前記第1排気浄化装置の両側及び、前記第2連結通路における前記第2排気浄化装置の両側に配置されるようにしてもよい。
そうすれば、本発明の排気浄化システムにおいてどのモードが選択されても、さらに第1および/または第2排気浄化装置における排気の通過方向が逆転しても、確実に第1および/または第2排気浄化装置に還元剤を供給することができる。
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
本発明にあっては、2個の排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、シングルモード、デュアルモード、リバースモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、ディーゼル機関である。なお、図1においては、内燃機関1の内部及びその吸気系は省略されている。
図1において、内燃機関1には、内燃機関1からの排気が流通する排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気中の微粒子物質(例えば、煤)やNOxを浄化する排気浄化部10が配置されている。以下、排気管5において、排気浄化部10の上流を第1排気管5a、下流を第2排気管5bという。また、排気浄化部10内では、第1排気管5aは、第1分岐通路10a、第2分岐通路10bに分岐されており、この第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bは下流において合流し、第2排気管5bを形成している。また、排気浄化部10内において、第1分岐通路10aと第2分岐通路10bとを橋渡すように第1連結通路10cが設けられている。また、第1連結通路10cの下流側において第1分岐通路10aと第2分岐通路10bとを橋渡すように第2連結通路10dが設けられている。そして、第1連結通路10cには、排気中の微粒子物質(例えば、煤)を捕集し、さらに排気中のNOxを吸蔵還元する第1フィルタ11aが設けられており、第2連結通路10cには、同じく第2フィルタ11bが設けられている。
本実施例における第1フィルタ11a、第2フィルタ11bは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに吸蔵還元型NOx触媒が担持されたものである。但し、必ずしも第1フィルタ11a、第2フィルタ11bはパティキュレートフィルタに吸蔵還元型NOx触媒が担持された構成でなくてもよく、例えば、吸蔵還元型NOx触媒が担持されていないパティキュレートフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型NOx触媒とからなる構成にしてもよい。さらに吸蔵還元型NOx触媒以外のNOx触媒を用いても良い。
また、第1分岐通路10aにおける、第1排気管5aとの接続部及び、第1連結通路10cとの接続部の間には、第1分岐通路10aを通過する排気を通過可能とし、または遮断する第1弁12aが備えられている。同様に、第1分岐通路10aにおける第1連結通路10cとの接続部と、第2連結通路10dとの接続部の間には、第3弁12cが、第1分岐通路10aにおける第2連結通路10dとの接続部と、第2排気管5bとの接続部との間には、第5弁12eが備えられている。
一方、第2分岐通路10bにおける、第1排気管5aとの接続部及び、第1連結通路10cとの接続部の間には、第2分岐通路10bを通過する排気を通過可能とし、または遮断する第2弁12bが備えられている。同様に、第2分岐通路10bにおける第1連結通路10cとの接続部と、第2連結通路10dとの接続部の間には、第4弁12dが、第2分岐通路10bにおける第2連結通路10dとの接続部と、第2排気管5bとの接続部との間には、第6弁12fが備えられている。
ここで、第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bにおける、第1排気管5aとの接続部は、本実施例における分岐点に相当する。そして、第1分岐通路10aにおける、第1連結通路10cの接続部は第1接続部に、第2分岐通路10bにおける、第1連結通路10cとの接続部は第2接続部に相当する。また、第1分岐通路10bにおける、第2連結通路10dの接続部は第3接続部に、第2分岐通路10bにおける、第2連結通路10dとの接続部は第4接続部に相当する。また、第1排気管5a、第1分岐通路10a、第2分岐通路10b及び第2排気管5bは、本実施例における排気通路を構成する。
また、図1中、第1連結通路10cにおける第1フィルタ11aの左右両側には、第1フィルタ11aの再生処理などの際に、還元剤としての燃料を噴射する第1燃料添加弁14a及び第2燃料添加弁14bが備えられている。同様に、第2連結通路10dにおける第2フィルタ11bの左右両側には、第3燃料添加弁14c及び第4燃料添加弁14dが備えられている。なお、上記の第1燃料添加弁14a〜第4燃料添加弁14dは、本実施
例における還元剤供給手段を構成する。
例における還元剤供給手段を構成する。
以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)35が併設されている。このECU35は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する他、内燃機関1の排気浄化部10に係る制御を行うユニットである。
ECU35には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がECU35に入力されるようになっている。一方、ECU35には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第1弁12a〜第6弁12f及び、第1燃料添加弁14a〜第4燃料添加弁14dが電気配線を介して接続されており、ECU35によって制御されるようになっている。従って、ECU35は、本実施例における制御手段を構成する。
また、ECU35には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの微粒子物質の捕集能力を再生するための再生処理ルーチンの他、NOx還元処理ルーチン、SOx被毒回復処理ルーチン(いずれも説明は省略)なども、ECU35のROMに記憶されているプログラムの一つである。
次に、本実施例における排気浄化システムのとりうるモード及び、その作用について説明する。
[デュアルモード]先ず、図2を用いて、内燃機関1の排気浄化部10を制御して実現する最も基本的なデュアルモードについて説明する。このデュアルモードは本実施例における第2のモードに相当する。この場合、例えば図2(a)に示すように、第2弁12b、第3弁12c、第4弁12d、第5弁12eを開弁し、第1弁12a、第6弁12fを閉弁する。そうすると、内燃機関1から排出された排気は、図2(a)に示すように、第1排気管5aから第2分岐通路10bを通過し、第1連結通路10c及び第2連結通路10dを並行して通過し、その後、第1分岐通路10a、第2排気管5bを通過して車外に排出される。
このモードが選択された場合は、内燃機関1からの排気が、第1フィルタ11a及び、第2フィルタ11bの両方を並行して通過するので、排気浄化部10としてのトータルのフィルタ断面積を増大させることができる。その結果、排気浄化部10における圧損を抑制することができる。また、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの単位断面積当たりを通過する排気の量を相対的に減少させることができるので、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの排気浄化性能を向上させることができ、さらに、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの負担が減少することから、その耐久性を向上させることができる。
また、本実施例においては、このモードが選択されている状態で、第1フィルタ11aおよび/または第2フィルタ11bの再生処理を行ってもよい。すなわち、デュアルモードにおいては、内燃機関1からの排気が、第1連結通路10cと第2連結通路10dに分かれた上で、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bに導入される。従って、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bに導入される排気の流量を、内燃機関1から排出された量の半分にすることができる。その結果、再生処理などの際に、燃料添加弁から添加された燃料が高温の排気と接触することにより酸化消費されてしまうことを抑制でき、再
生処理などの際の燃費を向上させることができる。
生処理などの際の燃費を向上させることができる。
なお、このデュアルモードにおいては、図2(b)に示すように、第1弁12a、第3弁12c、第4弁12d、第6弁12eを開弁し、第2弁12b、第5弁12eを閉弁することにより、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転させることができる。このように、デュアルモードにおいて、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を適宜逆転させることにより、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに担持された吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されるNOxの分布を、第1フィルタ11a、第2フィルタ11b内部において均一化することができ、フィルタの容量を有効に使用することができる。また、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bにおける温度分布をも均一化することができ、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの一部のみが過剰に高温または低温になることを抑制できる。
なお、上記のデュアルモードで第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転させるタイミングは、内燃機関1が搭載された車両の積算走行距離、積算走行時間などで決定するとよい。しかし、当該タイミングは、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの再生処理の後であることが望ましい。第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転させた際に、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに堆積した微粒子物質が放出され、そのまま車外に放散されるおそれがあるからである。そして、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの再生処理の後に排気の通過方向を逆転させることにより、再生処理において微粒子物質が酸化された後の灰を第1フィルタ11a、第2フィルタ11bから放出し、それらの浄化性能をより確実に再生することができる。
[タンデムモード]次に、図3を用いて、内燃機関1からの排気が、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bの各々を直列に通過するタンデムモードについて説明する。図3は、本実施例における排気浄化システムでタンデムモードを実現した際の作用について説明するための図である。
本モードにおいては、例えば図3(a)に示すように、第1弁12a、第4弁12d、第5弁12eを開弁し、第2弁12b、第3弁12c、第6弁12fを閉弁することにより、内燃機関1からの排気は、第1排気管5aから第1分岐通路10aに導入され、第1連結通路10c、第2分岐通路10b、第2連結通路10d、第1分岐通路10aの順番で通過した後、第2排気管5bに導入される。
このモードにおいては、内燃機関1からの排気は、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bを直列に通過するので、排気の単位体積あたりの排気浄化能力を高くすることができる。
また、このモードにおいて、図3(b)に示すように第2弁12b、第3弁12c、第6弁12fを開弁し、第1弁12a、第4弁12d、第5弁12eを閉弁することにより、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転させることができる。このモードにおいて、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転させることにより、前述したように、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されるNOxの分布を、第1フィルタ11a、第2フィルタ11b内部において均一化することができ、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bにおける温度分布も均一化することができる。
なお、タンデムモードにおいては、排気中の微粒子物質は、排気が先に導入される第1フィルタ11aにおける、排気が導入される側の端面付近に最も多く堆積すると考えられ
る。そして、上記のように第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転すると、第1フィルタ11aに捕集された微粒子物質を放出することができ、さらに放出された微粒子物質を第2フィルタ11bにおいて捕集することができる。このようにタンデムモードにおいて、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転することにより、再生処理によって酸化される前の微粒子物質をそのまま第1フィルタ11aから放出させることができ、放出された微粒子物質が社外に放散されることを抑制できる。
る。そして、上記のように第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転すると、第1フィルタ11aに捕集された微粒子物質を放出することができ、さらに放出された微粒子物質を第2フィルタ11bにおいて捕集することができる。このようにタンデムモードにおいて、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに対する排気の通過方向を逆転することにより、再生処理によって酸化される前の微粒子物質をそのまま第1フィルタ11aから放出させることができ、放出された微粒子物質が社外に放散されることを抑制できる。
さらに、上記の状態において、第1フィルタ11aから放出された微粒子物質を捕集した第2フィルタ11bに対し、上流側の燃料添加弁、すなわち図3(b)における第3燃料添加弁14cから還元剤としての燃料を供給することにより、第2フィルタ11bの再生処理を行うとよい。そうすると、第1フィルタ11aに捕集された微粒子物質を第2フィルタ11bに集めた上で再生処理を行うことができ、再生処理に使用される燃料の量を低減することができる。その結果、再生処理における燃費を向上させることができる。
また、上記において、再生処理によって微粒子物質が酸化した後の灰が、フィルタにおける排気導入部に集中して分布しているような場合には、やはりその部分で目詰まりを起し、微粒子物質の灰がフィルタをすり抜けて車外に放散されることが困難となる場合があった。また、微粒子物質の灰の粒径が大きい場合なども、フィルタをすり抜けて車外に放散されることが困難となる場合があった。その結果、再生処理を実施した後も、フィルタの浄化性能が充分に再生されない場合があった。
このような場合にも、タンデムモードで、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bにおける排気の通過方向を逆転させることにより、微粒子物質の灰が、フィルタの一部に集中して分布し目詰まりを起すことを抑制できる。さらに、微粒子物質の灰がフィルタ間を移動する際に細粒化され、第2フィルタ11bをすり抜けて車外に放散され易くなる。その結果、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bにおける微粒子物質の浄化能力をより確実に再生することができる。
[シングルモード]次に、図4を用いて、内燃機関1の排気浄化部10における第1フィルタ11a、第2フィルタ11bのうち、片方のみに排気を通過させるシングルモードについて説明する。このシングルモードは、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bの再生処理などを行う際に選択されることにより好適に作用する。
すなわち、例えばデュアルモードで運転中に、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの両方の再生処理を一度に行った場合には、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの温度が内燃機関1の運転状態の影響を受ける。例えば、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの再生処理の最中に内燃機関1の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに導入される排気の温度が高温になるため、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの温度が過度に高温になるおそれがある。また、排気流量が多い状態で、第1フィルタ11aおよび/または第2フィルタ11bの再生処理などのために還元剤としての燃料を供給すると、供給された燃料のうち、排気中で酸化消費されてしまう燃料の量が多くなる。その結果、再生処理などに用いられる燃料の割合が低下し、燃費が悪化するおそれがある。
そこで、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの再生処理などを行う際には、図4(a)に示すように、例えば、第1弁12a、第4弁12d、第6弁12fを開弁し、第2弁12b、第3弁12c、第5弁12eを閉弁する。そうすると、内燃機関1からの排気は、第1フィルタ11aのみを通過する。そして、排気の通過が略停止した第2フィルタ11bにおける図4中右側の第4燃料添加弁14dからのみ燃料を噴射する。すなわち
、内燃機関1からの排気に、第1フィルタ11aのみを通過させるようにした上で、第2フィルタ11bの再生処理などを行う。そうすれば、第2フィルタ11bに導入される排気流量が減少した状態で第2フィルタ11bに燃料を供給することができるので、再生処理などにおける燃費を向上させることができる。また、内燃機関1の運転状態が、第2フィルタ11bの再生処理などに影響を及ぼすことを抑制できる。
、内燃機関1からの排気に、第1フィルタ11aのみを通過させるようにした上で、第2フィルタ11bの再生処理などを行う。そうすれば、第2フィルタ11bに導入される排気流量が減少した状態で第2フィルタ11bに燃料を供給することができるので、再生処理などにおける燃費を向上させることができる。また、内燃機関1の運転状態が、第2フィルタ11bの再生処理などに影響を及ぼすことを抑制できる。
なお、ここでは、第5弁12eが閉弁していることより、第2フィルタ11bへの排気の導入は略停止されている。しかし、第5弁12eを通過する排気の量は零ではないので、第2分岐通路10bの方から第2フィルタ11bに導入される排気の零ではない。従って、上記においては、第2フィルタ11bの第2分岐通路10b側にある第4燃料添加弁14dから燃料を添加している。
なお、図4(b)に示すように、第2弁12b、第3弁12c、第5弁12eを開弁し、第1弁12a、第4弁12d、第6弁12fを閉弁することにより、シングルモードにおいて第1フィルタ11aに対する排気の通過方向を逆転させることができる。この場合は、第2フィルタ11bの再生処理などにおいて、第3燃料添加弁14cより還元剤としての燃料を供給すればよい。
なお、同様に、第2フィルタ11bにのみ排気を通過させるシングルモードについて図5に示す。図5(a)には、第2弁12b、第4弁12d、第5弁12eを開弁し、第1弁12a、第3弁12c、第6弁12fを閉弁することにより、シングルモードを実現した例について示す。図5(b)には、第1弁12a、第3弁12c、第6弁12fを開弁し、第2弁12b、第4弁12d、第5弁12eを閉弁することにより、第1フィルタ11aに対する排気の通過方向を逆転させた例について示す。
[バイパスモード]次に、図6を用いてバイパスモードについて説明する。前述のように、デュアルモードで運転中に、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの両方の再生処理を一度に行った場合には、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの温度が内燃機関1の運転状態の影響を受ける場合がある。例えば、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの再生処理中に内燃機関1の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに導入される排気の温度が高温になるため、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの温度が過度に高温になるおそれがある。
このような場合には、第1弁12a〜第6弁12fまでの全てを開弁する。そうすると、内燃機関1からの排気は背圧の低い第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bのみを通過してそのまま第2排気管5bに導入される。このことにより、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bが再生処理中において高温となっている場合に、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bへの高温の排気の供給を抑えることができ、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bの過度な昇温を抑制することができる。
また、逆に、内燃機関1がフューエルカット状態にあるような場合は、内燃機関1からの排気を第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに導入させると、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bの温度を低下させてしまうこととなり、また、第1フィルタ11a、第2フィルタ11bに担持されたNOx触媒に過度な酸素供給をすることとなるため、その後の第1フィルタ11a、第2フィルタ11bにおけるNOx浄化性能を劣化させてしまう場合がある。このような場合に、上記バイパスモードを適用してもよい。
なお、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bの片方が上記の高温状態または低温状態、高酸素供給状態になる場合に、バイパスモードを適用してもよいことは言うまでもない。
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関1の運転状態に応じて第1弁12a〜第6弁12fを適宜開閉することにより、排気浄化部10におけるデュアルモード、タンデムモード、シングルモード、バイパスモードを使い分けることができ、排気浄化システムの性能を向上させることができるとともに、再生処理などを効果的に、低燃費で行うことができる。
なお、上記において各モードを切換える際には、切換中にも内燃機関1からの排気が第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bの少なくとも一方を通過するような順番で第1弁12a〜第6弁12fの開閉を行うのがよい。例えば、デュアルモードである図2(a)の状態から、シングルモードの図4(a)に切換る場合には、第3弁12cを閉弁→第1弁12aを開弁→第2弁12bを閉弁→第6弁12fを開弁→第5弁12eを閉弁という順番にすることにより、モード切換中に第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bのどちらも通過しない排気が車外に放散されることを抑制できる。
次に、本発明における実施例2について説明する。本実施例においては、内燃機関1に吸入される吸入空気量をエアフローメータにより検出し、検出された吸入空気量によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを変更する例について説明する。
本実施例における内燃機関1には、図示しないエアフローメータが備えられており、このエアフローメータの出力信号がECU35に入力されることにより、内燃機関1への吸入空気量が検出される。その他の構成は、図1に示したものと同一であるので説明は省略する。そして、本実施例においては、検出された吸入空気量がGa0より少ない場合には、タンデムモードが選択される。ここでGa0は、吸入空気量がこれ以上の場合は、内燃機関1からの排気流量が大きいため、シングルモードやタンデムモードを選択した場合には、排気浄化部10における圧損が増大し、内燃機関1の機関性能に影響を及ぼすおそれが生じると判断される閾値としての値である。この値は予め実験的に求められる。
そして、本実施例においては、検出された吸入空気量がGa0より少ない場合は上述のようにタンデムモードが選択される。そして、その状態から、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bにおける再生処理を行う場合には、まず、タンデムモードにおいて第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bにおける排気の通過方向を逆転する。そのことにより、第1フィルタ11aにそれまでの間に堆積した微粒子物質を放出させ、第2フィルタ11bに捕集する。その後、第1フィルタ11aにのみ排気が導入されるシングルモードを選択する。そして、第2フィルタ11bに導入される排気が略停止した状態で、第3燃料添加弁14cまたは、第4燃料添加弁14dから還元剤としての燃料を第2フィルタ11bに供給する。
そして、第2フィルタ11bに担持されたNOx触媒における酸化反応で第2フィルタ11bの温度を上昇させ、第2フィルタ11bに堆積された微粒子物質を酸化除去する。こうすれば、第1フィルタ11aに堆積された微粒子物質を第2フィルタ11bに集めた上で還元剤を供給するので1つの燃料添加弁からの燃料添加で再生処理が可能となる。さらに、実際に還元剤を供給する際には、シングルモードを選択することで第2フィルタ11bへの排気の導入を略停止させるので、供給された燃料が高温の排気と接触して酸化消費されることを抑制でき、第2フィルタ11bにおける再生処理に用いられなくなることを抑制できる。
本実施例においては、これらの2つの制御の相乗効果として、再生処理における燃費を大幅に向上させることができる。
一方、検出された吸入空気量がGa0以上である場合は、デュアルモードが選択される。こうすれば、内燃機関1からの排気が2分割され、それぞれが第1フィルタ11a及び、第2フィルタ11bに導入される。従って、内燃機関1からの排気流量が多い場合でも、排気浄化部10における圧損が増大せず、内燃機関1の機関性能に影響が出ることを抑制できる。
以上、説明したように本実施例においては、内燃機関1への吸入空気量によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを切換えるため、吸入空気量が多い場合でも、排気浄化部10における圧損が機関性能に影響を及ぼすことを抑制できるとともに、吸入空気量が少ない場合には、再生処理などにおける燃費を向上させることができる。なお、上記のエアフローメータは、本実施例における吸入空気量検出手段を構成する。
次に、本発明における実施例3について説明する。本実施例においては、内燃機関1からの排気の温度を排気温度センサにより検出し、検出された排気の温度によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを変更する例について説明する。
本実施例における第1排気管5aには、図示しない温度センサが備えられており、この温度センサの出力信号がECU35に入力されることにより、内燃機関1からの排気の温度が検出される。その他の構成は、図1に示したものと同一であるので説明は省略する。そして、本実施例においては、検出された排気の温度がT1以下である場合には、タンデムモードが選択される。ここでT1は、排気の温度がこれ以下である場合は、シングルモードやデュアルモードを選択した場合には、排気浄化部10における第1フィルタ11aや第2フィルタ11bの温度が充分に上昇せず、充分な排気浄化性能を得ることが困難になると判断される閾値としての温度である。この値は予め実験的に求められる。
そして、本実施例においては、検出された排気の温度がT1以下である場合には、タンデムモードにおいて排気に第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bを直列に通過させる。そうすると、この時点で第1フィルタ11aの温度が充分に高い場合には、第1フィルタ11aから排出される排気の温度は上昇している。そして、その上昇した排気を第2フィルタ11bに導入させることができる。
このように、タンデムモードにおいては、排気浄化部10における排気の熱の逃げが少なくて済むので、排気の温度がT1以下であっても、排気浄化部10における浄化性能が劣化することを抑制できる。なお、上記において、第1フィルタ11aの温度が充分に高くない場合には、第1燃料添加弁14aまたは第2燃料添加弁14bから第1フィルタ11aに燃料を添加してもよい。そうすることにより、より確実に第1フィルタ11aから排出される排気の温度を上昇させることができ、より確実に、排気浄化部10の浄化性能が劣化することを抑制できる。
一方、図示しない排気温度センサによって検出された排気の温度がT2以上である場合には、シングルモードもしくはデュアルモードを選択する。ここでT2は、排気の温度がこれ以上である場合は、タンデムモードを選択した場合には、排気浄化部10における排気浄化装置の温度が異常に高温になってしまうおそれがあると判断される温度である。この値は予め実験的に求められる。
このような場合に、シングルモード及びデュアルモードを選択することにより、タンデムモードを選択している場合と比較し、排気浄化部10における排気の熱の逃げ量を増大することができる。結果として、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bが過度に
高温になることを抑制することができる。
高温になることを抑制することができる。
以上、説明したように本実施例においては、内燃機関1からの排気の温度によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを切換えるため、内燃機関1からの排気の温度にかかわらず、第1フィルタ11a及び第2フィルタ11bの温度を適性に維持することができる。なお、上記における排気温度センサは、本実施例における排気温度検出手段を構成する。
なお、上記においては、第1弁12a〜第6弁12fとして、開閉の2種類の状態のみを選択可能な弁を用いることを前提として説明した。しかし、例えば、第1排気管5aと第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bとの接続部において、第1排気管5aと、第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bのどちらか一方を連通させる機能を有する弁を用いても良い。そうすれば、第1弁12a及び第2弁12bの機能を一つの弁で代用することができる。
また、第3弁12c〜第6弁12fを用いる代わりに、第1分岐通路10aにおける第1連結通路10cおよび/または第2連結通路10dとの接続部及び、第2分岐通路10bにおける第1連結通路10cおよび/または第2連結通路10dとの接続部において、各通路のうち、連通させる通路の組み合わせを決定可能な機能を有する弁を用いるようにしてもよい。
また、上記の説明においては、内燃機関1はディーゼル機関であるとしたが、上記実施例をガソリンエンジンに適用しても構わない。また、上記実施例においては、吸蔵還元型NOx触媒に還元剤としての燃料を添加することによりNOx還元処理などを実施する排気浄化システムについて説明したが、本発明は、尿素水を還元剤として排気通路内に供給し、排気ガス中のNOxを還元する選択還元型NOx触媒を備えた排気浄化システムにも適用が可能である。
1・・・内燃機関
5・・・排気管
5a・・・第1排気管
5b・・・第2排気管
10・・・排気浄化部
10a・・・第1分岐通路
10b・・・第2分岐通路
10c・・・第1連結通路
10d・・・第2連結通路
11a・・・第1フィルタ
11b・・・第2フィルタ
12a・・・第1弁
12b・・・第2弁
12c・・・第3弁
12d・・・第4弁
12e・・・第5弁
12f・・・第6弁
14a・・・第1燃料添加弁
14b・・・第2燃料添加弁
14c・・・第3燃料添加弁
14d・・・第4燃料添加弁
35・・・ECU
5・・・排気管
5a・・・第1排気管
5b・・・第2排気管
10・・・排気浄化部
10a・・・第1分岐通路
10b・・・第2分岐通路
10c・・・第1連結通路
10d・・・第2連結通路
11a・・・第1フィルタ
11b・・・第2フィルタ
12a・・・第1弁
12b・・・第2弁
12c・・・第3弁
12d・・・第4弁
12e・・・第5弁
12f・・・第6弁
14a・・・第1燃料添加弁
14b・・・第2燃料添加弁
14c・・・第3燃料添加弁
14d・・・第4燃料添加弁
35・・・ECU
Claims (7)
- 一端が内燃機関に接続され、分岐点において第1分岐通路と第2分岐通路とに分岐するとともに、前記内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
一端が第1接続部において前記第1分岐通路と接続され、他端が第2接続部において前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第1排気浄化装置が設けられた第1連結通路と、
前記第1分岐通路における前記第1接続部より下流側の第3接続部において一端が前記第1分岐通路と接続され、前記第2分岐通路における前記第2接続部より下流側の第4接続部において他端が前記第2分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第2排気浄化装置が設けられた第2連結通路と、
前記第1分岐通路における前記分岐点と前記第1接続部との間に設けられた第1弁と、
前記第2分岐通路における前記分岐点と前記第2接続部との間に設けられた第2弁と
前記第1分岐通路における前記第1接続部と前記第3接続部との間に設けられた第3弁と、
前記第2分岐通路における前記第2接続部と前記第4接続部との間に設けられた第4弁と、
前記第1分岐通路における前記第3接続部の下流に設けられた第5弁と、
前記第2分岐通路における前記第4接続部の下流に設けられた第6弁と、
前記第1〜第6弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第1〜第6弁の開閉を制御することにより、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置の一方のみが含まれる第1のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が並列に接続されて含まれる第2のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置が直列に接続されて含まれる第3のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置のどちらも含まれない第4のモードと、
を選択可能であることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 前記制御手段が、前記第1〜第4の各々のモードにおいて前記第1〜第6弁の開閉を制御することにより、前記第1排気浄化装置及び前記第2排気浄化装置のうち、前記排気が通過する経路に含まれる排気浄化装置に対する前記排気の通過方向を逆転可能であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
- 前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段をさらに備え、
前記吸入空気量が所定値より少ない場合には、前記第1のモードまたは第3のモードを選択し、前記吸入空気量が前記所定値以上の場合には、前記第2のモードを選択することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記排気の温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の第1温度以下である場合には、前記第3のモードを選択し、前記排気の温度が前記第1温度より高い所定の第2温度以上の場合には、前記第1のモードまたは前記第2のモードを選択することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置は、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を有し、
前記第1排気浄化装置または前記第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段
をさらに備え、
前記第1のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方におけるNOxを還元することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記第1排気浄化装置及び第2排気浄化装置は、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を有し、
前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第2のモードが選択されている場合に、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第1排気浄化装置および/または第2排気浄化装置におけるNOxを還元することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記還元剤供給手段は、前記第1連結通路における前記第1排気浄化装置の両側及び、前記第2連結通路における前記第2排気浄化装置の両側に配置されたことを特徴とする請求項5または6に記載の内燃機関の排気浄化システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004202362A JP2006022739A (ja) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004202362A JP2006022739A (ja) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006022739A true JP2006022739A (ja) | 2006-01-26 |
Family
ID=35796193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004202362A Withdrawn JP2006022739A (ja) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006022739A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100814214B1 (ko) * | 2006-10-11 | 2008-03-17 | 경상남도 | 대나무수액의 추출물을 유효성분으로 함유하는 면역증강용조성물 |
KR100839030B1 (ko) * | 2006-12-19 | 2008-06-19 | 담양군 | 아토피 피부염 개선용 조성물과 여드름 개선용 조성물 |
JP2008286034A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2013221461A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Isuzu Motors Ltd | 多気筒内燃機関とその制御方法 |
-
2004
- 2004-07-08 JP JP2004202362A patent/JP2006022739A/ja not_active Withdrawn
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